زمین لرزه

زمین لرزه:

زمین لرزه،‌تکان ناگهانی و سریع زمین در اثر آزادشدن انرژی ذخیره شده در سنگهاست. ممکن است این انرژی سالیان سال در سنگ ذخیره شده و سپس ظرف چند ثانیه یا چند دقیقه آزاد شود. اکثر زمین لرزه ها،‌آنقدر کوچکند که انسان آنها را حس نمی کند. از سوی دیگر، بعضی از زمین لرزه ها،‌خرابیهای زیادی به بار می آورند و صدهاهزار نفر را می کشند. خطوط صورتی و نقاط موجود روی نقشه جهان بال، مناطق فعال لرزه ای را نشان می دهند.

دو کمربنداصلی لرزه خیز در دنیا وجود دارد. یکی کمربند سیرکوم- آرام که اقیانوس آرام را دربرمی گیرد و دیگری کمربند آلپ که بخشهایی از اروپا و آسیا را دربر می گیرد. کمربند سیرکوم- آرام، سواحل غربی آمریکای شمالی و آمریکای جنوبی، ژاپن و فیلیپین را شامل می شود.

سالانه،‌میلیونها زمین لرزه در زمین رخ می دهد. اکثر زمین لرزه ها فقط چند ثانیه طول می کشند اما ممکن است زمین لرزه های بزرگ چند دقیقه طول بکشند. تقریبا 90 درصد زمین لرزه ها در مرز ورقه ها رخ می دهند یعنی در جایی که دو ورقه به هم برخورد می کنند،‌از هم دور می شوند یا در کنار هم می لغزند. هنگامی که این ورقه ها، به طور ناگهانی حرکت می کنند، مقادیر بسیار زیادی انرژی آزاد می شود که تبدیل به حرکت امواج می شود. امواج زمین لرزه، شبیه امواج صوتی و امواج آب هستند. چرخش این امواج در پوسته زمین است که‌ سبب فروریختن ساختمانها،‌ شکستن پلها،‌بالاآمدگی کوهها، فرونشست زمین و در بعضی موارد، ایجاد شکافهای بزرگ در زمین می شود.

زمین لرزه ها به چه علت رخ می دهند؟ دانشمندان اعتقاد دارند که حرکت ورقه های زمین، سنگها را خم کرده و باعث خروج آب از آنها می شود لرزه شناسی چیست؟

لرزه شناسی مطالعه زمین لرزه ها و امواج لرزه ای است که از درون زمین و در اطراف آن حرکت می کنند. لرزه شناس، دانشمندی است که زمین لرزه ها و امواج لرزهای را بررسی می کند.

امواج لرزه ای چیست؟

امواج لرزه ای امواج انرژی داری هستند که در اثر شکستن ناگهانی سنگهای درون زمین یا در اثر انفجارایجاد می شوند. این امواج انرژی دار از درون زمین عبور می کنند و توسط لرزه نگاشتها ثبت می شوند.

انواع امواج لرزه ای:

انواع مختلفی از امواج لرزه ای وجود دارد که به شیوه های مختلفی حرکت می کنند. دو نوع اصلی امواج لرزه ای عبارتند از امواج پیکری و امواج سطحی. امواج پیکری، از لایه های درونی زمین عبور می کنند اما امواج سطحی فقط در سطح زمین، مانند موجهای روی آب، جابه جا می شوند. زمین لرزه،‌انرژی لرزه ای را هم به صورت امواج پیکری و هم به صورت امواج سطحی، منتشر می کند.

امواج پیکری:

موج P:

نوع اول امواج پیکری، امواج P یا امواج اولیه هستند. این موج، سریعترین نوع موج لرزه ای است. موج P، می تواند از میان سنگ جامد و سیالات، مانند آب یا لایه های سیال زمین، عبور کند. این موج، ‌سنگ را فشار داده و می کشد، همانطور که امواج صوتی، هوا را فشار داده و می کشند. آیا شما تا به حال صدای تق تق پنجره ها را به هنگام رعدو برق شنیده اید؟ تق تق پنجره ها، به علت امواج صوتی است که روی شیشه پنجره فشرده شده و کشیده می شوند مانند موج  P که سنگ را فشرده کرده و می کشد. گاهی اوقات، حیوانات می توانند امواج P زمین لرزه را بشنوند. معمولا ما فقط می توانیم تکان این امواج را حس کنیم.

فلش جهتی را که موج حرکت می کند، نشان می دهد.

موجS:

نوع دوم امواج پیکری، موج S یا موج ثانویه است و دومین موجی است که به هنگام زمین لرزه آن را احساس می کنید. سرعت موج S کمتر از موج P می باشد و تنها از سنگ جامد عبور می کند. این موج سنگ را به بالا و پایین یا به دو طرف حرکت می دهد.

فلش جهتی را که موج حرکت می کند، نشان می دهد.

 

امواج سطحی:

موج لاو:

نوع اول امواج سطحی، موج لاو نامیده می شود که به افتخار    A.E.H. لاو، ریاضیدان انگلیسی به این نام نامیده شده است وی در سال 1911، روی مدل ریاضیاتی این امواج کار کرد. این موج، سریعترین موج سطحی است و زمین را از یک طرف به طرف دیگر حرکت می دهد. 

فلش جهتی را که موج حرکت می کند، نشان می دهد.

 

موج ریلای:

نوع دیگر امواج سطحی، موج ریلای است که به افتخار جان ویلیام استروت، لرد ریلای، به این نام نامیده شده است وی در سال 1885، با روشهای ریاضیاتی وجود این نوع موج را پیش بینی کرد. موج ریلای، روی زمین می چرخد، درست مثل موجی که روی دریاچه یا اقیانوس می چرخد. چون این موج می چرخد، زمین را به سمت بالا و پایین حرکت می دهد و در همان جهتی که موج حرکت می کند، زمین را از یک طرف به طرف دیگر حرکت می دهد. اکثر تکانهایی که به هنگام زمین لرزه احساس می شود به علت موج ریلای است که می تواند از بقیه امواج، خیلی بزرگتر باشد.

گاهی اوقات این خمش و آبگیری، فشار زیادی روی سنگها ایجاد می کند. سنگها تا حدودی الاستیک هستند و می توانند بدون شکست خم شوند. آیا تا به حال یک نوار لاستیکی را کشیده اید؟ شما می دانید که اگر کشش را خیلی زیاد کنید، نوار لاستیکی پاره خواهد شد. لایه های سنگی ه تقریبا به همین صورت عمل می کنند. اگر فشارخیلی زیاد شود، لایه های سنگی شکسته شده و حرکت می کنند. هنگامی که این پدیده رخ می دهد، لایه ها در امتداد شکاف موجود در پوسته زمین، که گسل نامیده می شود، حرکت می کنند یا انرژی آزاد شده خط گسلی جدیدی را ایجاد خواهد کرد. گسیختگی سنگها و حرکت حاصل از آن، منجر به زمین لرزه می شود.

 

این عکس، عکس هوایی گسل سان آندریاس در کالیفرنیاست. پیکانهای قرمزکه شکاف پوسته را نشان می دهند که همان گسل سطحی است. این گسل مرز میان دو ورقه بزرگ است، ورقه آمریکای شمالی و ورقه آرام. این دو ورقه در جهات مخالف در امتداد هم می لغزند. این نوع مرز، مرز امتداد لغز نامیده می شود. مرز امتداد لغز در واقع یک پارگی در پوسته زمین است. پیکانهای سیاه جهت حرکت دو ورقه را نشان می دهند.

این خط گسلی احتمالا از همه مرزهای انتقالی دیگر در دنیا بیشتر بررسی شده است. بسیاری از زمین لرزه هایی که هر ساله در گسل سان آندریاس رخ می دهند، در کالیفرنیا، از ساحل مکزیکودر شرق ساندیگو تا منطقه سانفرانسیسکو احساس می شوند. کارت بعدی تخریبی را نشان می دهد که در طی زمین لرزه 11971 سانفرانسیسکو به وجود آمد.

این عکس هوایی تخریبی را نشان می دهد که در زمین لرزه 2 فوریه 1971 در سان فرانسیسکو به وجود آمد. در طی این زمین لرزه،‌پل آزادراه و جاده ها به شدت آسیب دیدند.

هنگامی که سنگها گسیخته می شوند، آزاد شدن انرژی سبب به وجود آمدن زمین لرزه می شود. همانطور که انرژی باد سبب می شود که امواج آب در دریاچه یا اقیانوس حرکت کنند،‌امواج لرزه ای هم از میان لایه های زمین حرکت می کنند. این امواج لرزه ای هستند که باعث تخریب می شوند و همانطور که از زمین عبور می کنند، می توانند سبب لرزش و ایجاد ترک در زمین شوند. امواج لرزه ای، از کانون به همه طرف منتشر می شوند.

امواج فشارشی،‌ نوعی از امواج لرزه ای هستند. این امواج اولین امواجی هستند که به سطح زمین می رسند. به همین علت، به آنها امواج P یا امواج اولیه هم می گویند.

امواج P، سریعترین امواج لرزه ای هستند. این امواج با سرعت بسیارزیادی حرکت می کنند،با سرعت14000 مایل در ساعت در سطح تا بیش از 25000 مایل در ساعت در هسته زمین. امواج     P قادرند از کل زمین عبور کنند. هنگامی که امواج P به جسمی برخورد کنند، آن را فشار داده و می کشند، مانند ضربات موتور قطاربه واگن که به واگن بعدی انتقال می یابد و به این ترتیب تمام واگنهای قطار حرکت می کنند. این حرکت مته ای، نخستین نشانه رخداد زمین لرزه است.

همانطور که موج از یک خانه عبور می کند خانه فشرده شده و کشیده می شود. اگر خانه به اندازه کافی مستحکم نباشد، فرومی ریزد.

امواج برشی اندکی بعد از موج P به سطح می رسند به همین علت آنها را امواج S  یا امواج ثانویه می نامند. سرعت امواج S تقریبا نصف سرعت امواج P است.این امواج، در جهت حرکت خود جسم را به بالا و پایین حرکت می دهند.

موج S فقط از جامدات عبور می کند و به همین علت فقط از پوسته و گوشته زمین عبور می کند. هنگامی که موج S به هسته خارجی، که از آهن و نیکل مایع تشکیل شده، می رسد موج متوقف می شود.

امواج سطحی سومین نوع موج هستند. این امواج بیشترین تخریب را ایجاد می کنند. این امواج. در نتیجه رسیدن امواج P و S به سطح زمین به وجود می آیند. سرعت این امواج کمتر از امواج P و S است. امواج سطحی فقط در سطح زمین حرکت می کنند همانطور که امواج آب فقط در سطح آب حرکت می کنند.

دو نوع موج سطحی وجود دارد: امواج لاو و امواج ریلای. امواج لاو شبیه امواج   S حرکت می کنند اما حرکت اجسامی که در مسیر آنها قرار دارند به جای بالا و پایین، از یک طرف به طرف دیگر است. امواج ریلای شبیه امواج آب حرکت می کنند. امواج ریلای، در مسیری مدور حرکت می کنند.

بزرگای ریشتر، عددی است که برای اندازه گیری بزرگی زمین لرزه به کار می رود. بزرگا، اندازه گیری انرژی و قدرت امواج لرزه ای است که از کانون منتشر شده اند. دانشمندان برای تعیین قدرت زمین لرزه از لرزه نگاشت استفاده می کنند. لرزه نگاشت، ابزاری است که مقدار حرکت زمین را به هنگام زمین لرزه اندازه گیری می کند.

هر عدد در مقیاس ریشتر زمین لرزه ای را نشان می دهد که ده برابر قویتراز عدد قبلی است.

مثال: زمین لرزه ای با بزرگای 6، ده برابر قویتر از زمین لرزه ای با بزرگای 5 است. زمین لرزه ای با بزرگای 9، ده هزار برابر قویتر از زمین لرزه ای با بزرگای 5 است.

بزرگترین زمین لرزه ای که تا کنون اندازه گیری شده است، در سال 1906، با بزرگای 9/8 در سواحل اکوادور رخ داد. زمین لرزه های با بزرگای 6 و یا بیشتر، زمین لرزه های مهمی هستند. زمین لرزه های با بزرگای 7 و یا بیشتر قادرند خسارات زیادی به وجود آورده و تعداد زیادی از انسانها را بکشند.

هریک از گرافهای این صفحه، یکی از زمین لرزه هایی را که روی لرزه نگار خوانده شده اند را نشان می دهند. امواج لرزه ای، وسیله ای نوشتاری را حرکت می دهند که بزرگای زمین لرزه و طول زمان لرزش زمین در طی زمین لرزه را نشان می دهد.

قدرت یا بزرگا، به صورت خطوط عمودی(بالا و پایین) ثبت می شود. زمین لرزه قویتر، روی گراف خطوط طویلتری ایجاد می کند.

دوام لرزه ای(مدت زمانی که زمین می لرزد)، به صورت خطوط افقی نشان داده می شود. دوام لرزه ای در گراف بالایی، حدود 40ثانیه است. هر یک از واحدهای روی گراف، دوام یک دقیقه را نشان می دهد. زمین لرزه پایینی حدود یک دقیقه و بیست ثانیه طول کشیده است.

کدام زمین لرزه قویتر بوده است؟

جواب سوالات زیر را روی قطعه ای کاغذ و با جملات کامل بنویسید.

1-  امواج لرزه ای چگونه ایجاد می شوند؟

2-   مقیاس ریشتر چه چیزی را نشان می دهد؟

3-  تفاوت میان امواج فشارشی، برشی و سطحی چیست؟